基于热管原理的均匀降温和能量收集的晶硅光伏组件及其在建筑表皮上的应用研究

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温度是表征光伏板发电效率的一个重要参数,光伏板的发电效率随着其内部电池温度的升高而降低,故对光伏板的降温至关重要。而且,在降温的同时保证光伏板表面温度分布的均匀性是确保其发电可靠性和工作寿命的重要因素。具有光电光热一体化功能的PV/T组件可以在给光伏板降温的同时收集组件吸收的热量再利用。但PV/T组件对光伏板的降温幅度和降温的均匀性很难保证。为了解决这个问题,本文对热管型PV/T组件的设计进行了研究,希望给光伏板均匀降温,并对PV/T建筑表皮给室内温度的影响作了研究。本文通过对多变量影响因素的研究,得出了热管型PV/T组件的最优变量组合为:当量导热系数为40000 W/m·K,单排热管根数为32根,热管排数为3排,热管插入流体管道内的长度为40mm,热管壁面材料为铜,热管壁厚为1mm,插入流体管道内热管端头(即热管放热端)上的肋片个数为2片,肋片单侧超出热管长度为5mm,肋片材质为铜,流体管道内流体种类为水,流体管道内流体的初始温度为288K,流体管道内流体的流速为1m/s,热管间空隙的填充材料为铝;在最优变量组合的条件下,集热器吸热面温度处于15.4℃~16.5℃范围内,最大温差为1.08℃,实现了很好的均匀降温效果。能量收集方面:在PV/T集热器同时升温且组件边缘与外界绝热的条件下,15块组件可使封闭循环的初始温度由15℃的水升温到50℃;组件作为建筑表皮时,无论是贴合在坡屋顶南侧还是贴合在南向墙面上,都对夏季室内温度起到降低作用,且贴合在坡屋顶南侧的效果优于贴合在南向墙面上。全文字数:50000余字;图片:44幅;表格:28幅;
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